Avståndsmätning med ultraljudssensor och arduino

Ultraljudssensorer är bra verktyg för att mäta avstånd och upptäcka föremål utan någon egentlig kontakt med den fysiska världen. Den används i flera applikationer, till exempel vid mätning av vätskenivå, kontroll av närhet och ännu mer populärt i bilar för att hjälpa till vid självparkering eller antikollisionssystem. Tidigare har vi också byggt många ultraljudssensorprojekt som detektering av vattennivå, ultraljudradar etc. Detta är ett effektivt sätt att mäta små avstånd exakt. I det här projektet har vi använt HC-SR04 ultraljudssensor med Arduino för att bestämma avståndet mellan ett hinder och sensorn. Grundprincipen för ultraljudsmätning baseras på ECHO. När ljudvågor överförs i miljön återvänder vågorna tillbaka till ursprunget som ECHO efter att ha slagit på hindret. Så vi behöver bara beräkna restiden för båda ljuden betyder utgående tid och återgångstid till ursprung efter att ha slagit på hindret. Eftersom ljudets hastighet är känd för oss kan vi beräkna avståndet efter en viss beräkning. Vi kommer att använda samma teknik för detta Arduino-avståndsmätningsprojekt, så låt oss komma igång.

Komponenter som används

1. Arduino Uno eller Pro Mini
2. Ultraljudssensormodul
3. 16x2 LCD
4. Skala
5. Brödbräda
6. 9 volt batteri
7. Anslutande ledningar

Ultraljudssensormodul

Det finns många typer av Arduino avståndssensorer, men i detta projekt har vi använt HC-SR04 för att mäta avstånd inom intervallet 2cm-400cm med en noggrannhet på 3mm. Sensormodulen består av en ultraljudssändare, mottagare och styrkrets. Arbetsprincipen för ultraljudssensor är som följer:

1. Högnivåsignal skickas i 10us med hjälp av Trigger.
2. Modulen skickar åtta 40 KHz-signaler automatiskt och upptäcker sedan om pulsen tas emot eller inte.
3. Om signalen tas emot är den genom hög nivå. Tiden med hög varaktighet är tidsgapet mellan att skicka och ta emot signalen.

Avstånd = (Tid x Ljudets hastighet i luft (340 m / s)) / 2

Timing Diagram

Modulen arbetar med det naturliga fenomenet ECHO för ljud. En puls skickas i cirka 10 us för att utlösa modulen. Därefter skickar modulen automatiskt åtta cykler med 40 KHz ultraljudssignal och kontrollerar dess eko. Signalen efter att ha slagit med ett hinder återvänder och fångas av mottagaren. Således beräknas avståndet från hindret från sensorn helt enkelt med formeln som anges

Avstånd = (tid x hastighet) / 2.

Här har vi delat produkten av hastighet och tid med 2 eftersom tiden är den totala tid det tog att nå hindret och återvända. Således är tiden för att nå hinder bara hälften av den totala tiden det tar.

Ultraljudsensor Arduino kretsdiagram och förklaring

Kretsschemat för arduino och ultraljudssensor visas ovan för att mäta avståndet. I kretsanslutningar är ultraljudssensormodulens “trigger” och “echo” stift direkt anslutna till stift 18 (A4) och 19 (A5) i arduino. En 16x2 LCD är ansluten till arduino i 4-bitars läge. Kontrollstift RS, RW och En är direkt anslutna till arduino-stift 2, GND och 3. Och datapinne D4-D7 är ansluten till 4, 5, 6 och 7 i arduino.

Först och främst måste vi utlösa ultraljudssensormodulen för att sända signal med hjälp av arduino och sedan vänta på att ta emot ECHO. Arduino läser tiden mellan utlösning och mottagen ECHO. Vi vet att ljudets hastighet är cirka 340 m / s. så att vi kan beräkna avståndet med en given formel:

Avstånd = (restid / 2) * ljudets hastighet

Där ljudets hastighet är cirka 340 m per sekund.

En 16x2 LCD används för att visa avstånd.

Läs mer om arbetet med avståndsmätningsprojekt i denna handledning: Avståndsmätning med ultraljudssensor och AVR Microcontroller.

Arduino ultraljudssensorkod för avståndsmätning

Den fullständiga koden för detta ultraljudsmätprojekt ges längst ner på denna sida. I koden läser vi tiden med pulseIn (pin). Och gör sedan beräkningar och visade resultat på 16x2 LCD med hjälp av lämpliga funktioner.